Como Funcionam os Sensores de Visão?
Os sensores de visão, que não devem ser confundidos com os sensores digitais encontrados em algumas câmeras, são soluções de visão cuja função é realizar verificações simples de presença/ausência e permitir inspeções de aprovação/reprovação em situações não estruturadas. A capacidade de uma câmera em capturar imagens é combinada com a habilidade de processamento de um computador para produzir resultados de localização, qualidade e integridade de uma peça ou produto fabricado. Diferentemente de outros tipos de sensores, incluindo sensores de fibra óptica e ultrassônicos, os sensores de visão conseguem lidar com vários pontos de inspeção por alvo. Essa tecnologia também pode detectar produtos ou pacotes por padrão, característica e cor.
Sensores de visão são usados para inspecionar produtos em todos os setores. Essas inspeções são realizadas primeiro capturando uma imagem, encontrando um objeto ou recurso na imagem e, em seguida, procurando por certas características nele. Antes que as inspeções possam ser executadas com sucesso, o campo de visão (FOV) deve ser configurado. Assim que isso é realizado, um operador pode usar ferramentas de visão para avaliar várias características quanto à sua presença, integridade ou orientação— tudo em uma única imagem.
A capacidade da câmera de registrar uma imagem adequadamente iluminada do item inspecionado depende não apenas da lente, mas também do sensor de imagem dentro da câmera. Para converter luz (fótons) em sinais elétricos, os sensores de imagem geralmente usam dispositivos de carga acoplada (charge coupled device, CCD) ou tecnologia de semicondutor de óxido de metal complementar (complementary metal oxide semiconductor, CMOS) (elétrons). A principal função do sensor de imagem é capturar a luz e convertê-la em uma imagem digital enquanto equilibra o ruído, a sensibilidade e a faixa dinâmica. A imagem é composta de pixels. Pixels escuros são produzidos por pouca luz e pixels brilhantes são produzidos por muita luz. É fundamental garantir que a câmera tenha a resolução de sensor apropriada para a aplicação. Tamanho da peça, tolerâncias de inspeção e outros parâmetros influenciam na resolução necessária. Quanto maior a resolução, mais fácil será para ver os detalhes na imagem, o que levará a medições mais precisas.
Quais componentes compõem um sensor de visão?
Iluminação, lentes, sensores de imagem, controladores, ferramentas de visão e protocolos de comunicação são componentes compartilhados por sensores de visão. Muitos componentes de hardware de sistemas de visão, incluindo módulos de iluminação, sensores e CPUs, são comercialmente acessíveis. Eles também podem ser adquiridos como um sistema integrado com todos os componentes em um único dispositivo.
Os sensores de visão apresentam vários componentes de hardware:
• Lentes - Capturam as imagens e as apresentam ao sensor na forma de luz.
• Sensores de Imagem - Convertem a luz em uma imagem digital que é enviada ao processador para análise.
• Ferramentas de Processamento de Visão - Processa e otimiza uma imagem para análise. Isso é feito revisando a imagem e extraindo as informações necessárias ou usando algoritmos para executar a inspeção necessária e tomar uma decisão relacionada.
• Comunicações - Um sinal discreto de E/S ou dados enviados por uma conexão serial para um dispositivo que está registrando ou usando informações.
• Iluminação - Ilumina a peça que está sendo inspecionada, permitindo que suas características se destaquem para que sejam claramente vistas pela câmera.
Resolução de Aplicações com os Sensores de Visão
Em muitos setores, as empresas contam com sensores de visão para realizar inspeções simples de aprovação/reprovação para garantir que a qualidade dos produtos e das embalagens siga os requisitos de padrões rígidos. Os sensores de visão são comumente usados para detectar problemas iniciais de fabricação e equipamentos, ajudando a economizar dinheiro e evitar a perda de tempo na produção.
O primeiro passo em qualquer aplicação de sensor é localizar ou imobilizar o objeto ou recurso de interesse no campo de visão da câmera. As ferramentas de borda e padrão fazem isso, detectando até recursos ligeiramente complexos, como objetos brilhantes, texto impresso e dimensões aproximadas que os sensores fotoelétricos não conseguem.
Uma vez que o sensor tem a referência, usa ferramentas de padrões, de contagem de pixel, de brilho, de contraste e de borda para realizar uma inspeção. Os dados são comparados com as especificações de inspeção, tolerâncias ou limites a serem decididos, que são então comunicados como uma saída de dados binários.
Ferramentas de Visão
As ferramentas de visão desempenham um papel importante até mesmo nas inspeções mais básicas. Ferramentas de visão típicas incluem contagem de pixels, brilho, contraste e ferramentas de borda. Mais importante ainda, os sensores de visão inspecionam vários alvos em uma única imagem e realizam várias inspeções com base em diferentes ferramentas.
Algumas dessas ferramentas incluem:
Ferramenta de Brilho: Retorna o brilho médio do pixel para uma região de interesse. A iluminação deve ser estável e previsível ao usar esta ferramenta.
Ferramenta Padrão: Tem melhor desempenho quando usada em uma superfície padronizada com contraste preciso e em alvos pequenos o suficiente para permitir variabilidade e irregularidade no campo de visão. Esta ferramenta pode ser usada para inspeção e contagem, bem como referência a uma ferramenta de inspeção.
Ferramenta de Contraste: Ferramenta útil se houver alterações imprevisíveis em peças com falha. O alto contraste é usado em uma área de destino para verificar presença/ausência.
